DE10045648A1 - Regelung/Begrenzung des Eingangsmomentes eines Getriebes während des Anfahrvorgangs - Google Patents
Regelung/Begrenzung des Eingangsmomentes eines Getriebes während des AnfahrvorgangsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Anfahrvorganges in einem Antriebssystem für Fahrzeuge, umfassend eine Antriebsmaschine und eine mit dieser koppelbaren und wenigstens zwei Gangstufen umfassenden Getriebebaueinheit, welche wenigstens einen hydrodynamischen Getriebeteil umfasst; DOLLAR A gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: DOLLAR A bei welchem unter Berücksichtigung der Übersetzung der aktuellen Gangstufe das an der Eingangswelle der Getriebebaueinheit anliegende Eingangsdrehmoment derart gesteuert wird, dass ein bestimmter vordefinierbarer Grenzwert für das am Ausgang der Getriebebaueinheit anliegende Ausgangsmoment nicht überschritten wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Anfahrvorganges in
einem Antriebssystem für Fahrzeuge, umfassend eine Antriebsmaschine und
eine mit dieser koppelbaren Getriebebaueinheit mit wenigstens zwei
Gangstufen, umfassend wenigstens einen hydrodynamischen Getriebeteil und
wenigstens einen Getriebeeingang und einen Getriebeausgang.
Automatgetriebe, insbesondere Getriebebaueinheiten mit einem
hydrodynamischen Getriebeteil und einem mechanischen Getriebeteil, wobei
der hydrodynamische Getriebeteil vorzugsweise einen hydrodynamischen
Drehzahl-/Drehmomentwandler umfasst, sind in einer Vielzahl von
Ausführungen bekannt. Dabei ergeben sich bei derartigen Getrieben aufgrund
der Wandlercharakteristik und der dahinterliegenden mechanischen
Übersetzungen in der Regel sehr hohe Übersetzungsverhältnisse. Das
Maximum ergibt sich dabei im Stillstand. Mit diesem wird auch das
Eingangsdrehmoment auf den Getriebeausgang übertragen, was in der
Dimensionierung der einzelnen leistungsübertragenden Elemente der
Getriebebaueinheit entsprechend berücksichtigt werden muß. Die
Dimensionierung der Getriebebaueinheit erfolgt dabei auf einen in der Regel
unbegrenzten Momenten-Spitzenwert. Dies hat zur Folge, daß zur
Gewährleistung einer sicheren Betriebsweise mitunter auch
Überdimensionierungen erforderlich sind, die sich in einer erheblichen
Steigerung der Kosten niederschlagen. Des weiteren sind in den
Betriebszuständen, in denen übermäßig hohe Momente übertragen werden,
auch die einzelnen an der Leistungsübertragung beteiligten Elemente höheren
Beanspruchungen ausgesetzt, was sich in der Regel in einer unzulässig
hohen Erwärmung oder anderen negativen Erscheinungen niederschlägt. Dies
wirkt sich über den Gesamtbetriebszyklus betrachtet in einer Verringerung der
Lebensdauer und damit Verfügbarkeit der Getriebebaueinheit aus.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung
des Anfahrprogrammes in einem Antriebssystem der eingangs genannten Art
weiter zu entwickeln, daß die genannten Nachteile vermieden werden. Die
vorrichtungsmäßige Umsetzung soll sich dabei durch einen geringen
konstruktiven, fertigungstechnischen und steuerungstechnischen Aufwand
auszeichnen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruches 1
charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen
wiedergegeben.
Das Verfahren zur Steuerung des Anfahrvorganges in einem Antriebssystem
für Fahrzeuge, umfassend eine Antriebsmaschine und eine mit dieser
koppelbare Getriebebaueinheit, umfassend wenigstens zwei Gangstufen und
vorrichtungsmäßig wenigstens einen hydrodynamischen Getriebeteil sowie
eine Getriebeeingangswelle und eine Getriebeausgangswelle, ist dadurch
charakterisiert, daß das an der Getriebeeingangswelle anliegende
Eingangsdrehmoment derart gesteuert wird, daß ein bestimmter
vordefinierbarer Grenzwert für das Ausgangsmoment am Ausgang der
Getriebebaueinheit nicht überschritten wird.
Dies bietet den Vorteil, daß während des Anfahrvorganges ein im
wesentlichen waagerechter Zugkraftverlauf als Maximum erzielt wird und des
weiteren eine Dimensionierung des Getriebes nur hinsichtlich der
vorgegebenen Grenzwerte für das Ausgangsdrehmoment bzw. dazu
proportional das Eingangsdrehmoment erfolgen muß und nicht auf einen
unbegrenzten Momentenspitzenwert, so daß gegenüber einer konventionellen
Auslegung der Getriebebaueinheit eine Kostenersparnis von bis zu 15%
verzeichnet werden kann. Weitere wesentliche Vorteile bestehen aufgrund des
Vermeidens von Momentenspitzen und damit einer geringeren Belastung in
einer höheren Lebensdauer sowie keiner Beschränkung der Anfahr- und
Dauersteifigkeit.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann grundsätzlich
nach zwei Grundprinzipien erfolgen:
- 1. Berechnung des zulässigen Eingangsdrehmomentes an der Eingangswelle der Getriebebaueinheit und Bildung eines Vorgabe- bzw. Vergleichswertes für ein maximal von der Antriebsmaschine abgebbares Moment, welcher mit dem sich aus dem Fahrerwunsch gebildeten Sollwert verglichen wird, wobei im Fall, daß der aus dem Fahrerwunsch für ein bestimmtes abzugebendes Moment an der Antriebsmaschine gebildete Sollwertes den Vorgabe- bzw. Vergleichswert überschreitet, das abzugebende Moment an der Antriebsmaschine über die Motorsteuerung eingesteuert wird, d. h. der Fahrerwunsch begrenzt wird.
- 2. Der aus einer, den Fahrerwunsch nach einem bestimmten abzugebenden Moment oder einer bestimmten abzugebenden Leistung wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe sich ergebende Sollwert wird als Eingangsgröße für ein bestimmtes einzustellendes Eingangsmoment an der Getriebeeingangswelle gesetzt. Dabei wird ebenfalls das maximal zulässige Eingangsdrehmoment berechnet und mit dem Sollwert verglichen, wobei bei Überschreitung des Sollwertes von der Getriebesteuervorrichtung eine Sollwertvorgabe an die Steuerung der Antriebsmaschine erfolgt. Diese richtet sich dann nach dem zulässigen Eingangsmoment an der Getriebeingangswelle und ist somit unabhängig vom eigentlichen Fahrerwunsch, d. h. der eigentliche Fahrerwunsch wird nicht durch direkte Ansteuerung der Antriebsmaschine umgesetzt, sondern die Sollwertvorgabe erfolgt über die Getriebesteuerung unter Berücksichtigung des maximal zulässigen Eingangsmomentes an der Getriebeeingangswelle an die Steuerung der Antriebsmaschine.
In beiden Fällen ist eine Unterscheidung zwischen Eingangsdrehmoment an
der Eingangswelle dar Getriebebaueinheit und von der Antriebsmaschine
angebbaren Moment bei Berücksichtigung der Momentenaufnahme durch
Nebenverbraucher zu treffen.
Die beiden genannten Möglichkeiten unterscheiden sich dadurch, daß im
erstgenannten Fall eine, den Fahrerwunsch nach Beschleunigung und damit
Abgabe eines Momentes bzw. Erzeugung einer bestimmten Leistung an der
Verbrennungskraftmaschine wenigstens mittelbar beschreibenden Größe
direkt auf das Motormoment wirkt, da der Fahrerwunsch über die
Motorsteuerung an die Antriebsmaschine herangetragen wird. Im zweiten Fall
erfolgt die Vorgabe der Sollwerte für das einzustellende abzugebende
Moment indirekt über die Getriebesteuerung, nachdem bereits innerhalb der
Getriebesteuerung abgeglichen wurde, ob der Fahrerwunsch nach
Beschleunigung bzw. Verzögerung oder einer bestimmten einzustellenden
Geschwindigkeit das sich daraus ergebende Eingangsdrehmoment derart
bestimmt, daß das zulässige Ausgangsdrehmoment über- oder unterschritten
wird. Bei Unterschreitung wird dabei aus dem Fahrerwunsch eine Sollgröße
für die Motorsteuerung gebildet, welche dem Fahrerwunsch im wesentlichen
entspricht, während auch bei Überschreitung hier das maximal zulässige
Eingangsdrehmoment bzw. das diesem zugeordnete, an der
Antriebsmaschine ausgegebene Motormoment als Sollwert für die
Motorsteuerung gesetzt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist es möglich, daß
ein Maximalkriterium für das Eingangsdrehmoment mit berücksichtigt wird,
falls auch dieses einen vorgegebenen Wert nicht übersteigen darf.
Zur Gewährleistung eines ruhigen Übertragungsverhaltens besteht unter
einem weiteren Aspekt der Erfindung auch die Möglichkeit, daß ein das
zulässige Ausgangsdrehmoment überschreitender Wert unter bestimmten
Umständen, z. B. im Stillstand des Fahrzeuges, zeitlich begrenzt, zugelassen
wird.
Vorrichtungsmäßig umfaßt das Antriebssystem eine Getriebebaueinheit,
insbesondere in Form eines Wandlerautomatgetriebes, und eine
Antriebsmaschine, welche wenigstens mittelbar mit der Getriebebaueinheit
gekoppelt ist. Der Getriebebaueinheit, insbesondere dem
Wandlerautomatgetriebe, ist eine Steuervorrichtung zugeordnet, welche
wenigstens eine Steuereinrichtung umfasst. Des weiteren ist der
Antriebsmaschine eine Steuervorrichtung zugeordnet, welche ebenfalls eine
Steuereinrichtung umfasst und der Ansteuerung des Leistungsstellgliedes der
Antriebsmaschine dient. Dabei können sowohl die der Getriebebaueinheit als
auch der Antriebsmaschine zugeordneten Steuereinrichtungen
- a) in einer gemeinsamen Steuereinrichtung zusammengefasst und/oder
- b) in einer übergeordneten Steuereinrichtung, beispielsweise Fahrsteuerung, integriert werden.
Die Steuereinrichtung der Getriebebaueinheit weist in beiden Fällen eine
Berechnungseinheit auf, welche das maximal zulässige Eingangsdrehmoment
in Abhängigkeit der momentan anliegenden Übersetzung in der
Wandlergangstufe berechnet, wobei als feste vorgebbare Größe für die
Berechnung der nicht zu überschreitende Grenzwert des
Ausgangsdrehmomentes fungiert. Das zulässige Eingangsdrehmoment ergibt
sich dabei aus der Beziehung
ME = MAGrenz(µ.i) (1)
ME = MAGrenz(µ.i) (1)
mit
MA = Ausgangsdrehmoment
ME = Eingangsdrehmoment
µ = Wandlung
i = gangabhängige Übersetzung im Getriebe
MA = Ausgangsdrehmoment
ME = Eingangsdrehmoment
µ = Wandlung
i = gangabhängige Übersetzung im Getriebe
Die Berechnungseinheit ermittelt dabei als erstes die Drehzahlverhältnisse
zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad µ nach folgender Formel:
= nT/nP (2)
mit
nT = Turbinendrehzahl
nP = Pumpendrehzahl
nT = Turbinendrehzahl
nP = Pumpendrehzahl
Zu diesem Zweck weist die Steuereinrichtung wenigstens einen Eingang bei
serieller Datenübertragung oder eine Vielzahl von Eingängen bei paralleler
Datenübertragung auf, welchen Signale für die erfassten Drehzahlen des
Pumpenrades und des Turbinenrades zugeführt werden. Zu diesem Zweck
sind die Eingänge mit entsprechenden Erfassungseinrichtungen gekoppelt.
Nach Berechnung der -Werte wird in einer Zuordnungseinrichtung den
einzelnen -Werten ein entsprechender µ-Kennwert, d. h. Wandlungskennwert,
zugeordnet. Die gangabhängige Übersetzung ist für eine bestimmte
Gangstufe konstant. Das ermittelte zulässige Eingangsmoment MEzulässig wird
dabei entsprechend der Kopplung zwischen Getriebeeingangswelle mit der
Antriebsmaschine in einen Sollwert für ein von der Antriebsmaschine zu
erzeugendes Moment umgewandelt, welches als Ausgangssignal der
Steuereinrichtung der Getriebebaueinheit der Steuereinrichtung der
Antriebsmaschine an einem Eingang zugeführt wird. Diese Größe bildet dabei
den Grenzwert für das einzustellende Motormoment, und wird in der
Steuervorrichtung gemäß der ersten Variante der Steuervorrichtung der
Antriebsmaschine mit dem aus einem, den Fahrerwunsch wenigstens
mittelbar charakterisierenden Größe erzeugten Signal für ein einzustellendes
abzugebendes Sollmoment verglichen, wobei der Sollwert durch den
Fahrerwunsch bei Unterschreitung durch den vorgegebenen Sollwert über die
Getriebesteuerung unabhängig von dieser an der Antriebsmaschine
umgesetzt wird, während bei Überschreitung die durch die Getriebesteuerung
vorgegebene Sollgröße Vorrang besitzt.
Gemäß der zweiten Variante ist die Getriebesteuervorrichtung bzw.
Getriebesteuereinrichtung mit der Einrichtung zur Vorgabe eines
Fahrerwunsches nach Beschleunigung oder Verzögerung bzw. einer
bestimmten einzustellenden Fahrgeschwindigkeit gekoppelt, wobei in der
Getriebesteuerung dementsprechend ein Sollwert für das abzugebende
Moment von der Antriebsmaschine gebildet wird. Dabei wird parallel der
maximal zulässige Wert MEzulässig für das an der Getriebeeingangswelle sich
einstellende Eingangsmoment berechnet. ist dieses aufgrund des
Fahrerwunsches zu hoch, wird eine entsprechende Stellgröße zur
Ansteuerung der Antriebsmaschine ausgegeben, welche im wesentlichen die
Bereitstellung eines an der Antriebsmaschine abgebbaren Momentes bewirkt,
welches proportional zum maximal zulässigen Moment an der
Getriebeeingangswelle ist. Im anderen Fall wird die über die
Getriebesteuerung vorgegebene Sollgröße für einen möglichen Fahrerwunsch
nach Beschleunigung, Verzögerung oder ansonsten in irgendeiner Weise
abzugebenden Momentes direkt einer Sollgröße für das einzustellende
Motormoment für die Steuereinrichtung der Antriebsmaschine gebildet.
Die Kopplung zwischen den einzelnen Eingängen und Ausgängen der
unterschiedlichen Steuervorrichtungen und des weiteren der
Erfassungseinrichtungen sowie der Stelleinrichtungen kann über parallele
Verbindungen oder aber serielle Datenübertragungsmittel erfolgen. Die
konkrete Auswahl hängt dabei entsprechend den konkreten Anforderungen an
den Einsatzfall ab und liegt im Ermessen des zuständigen Fachmannes.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren
erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
Fig. 1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung anhand eines
Blockschaltbildes eine erste mögliche Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 verdeutlicht anhand eines Blockschaltbildes eine zweite Variante des
erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 3 verdeutlicht anhand eines Diagrammes den Verlauf der
Drehmomentaufnahme;
Fig. 4 verdeutlicht anhand eines Diagrammes den mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren sich einstellenden Zugkraftverlauf.
Die Fig. 1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung anhand eines
Blockschaltbildes eine mögliche Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Steuerung des Anfahrvorganges eines Fahrzeuges mit einem
Antriebsstrang 1, umfassend eine Getriebebaueinheit 2, insbesondere in Form
eines Wandlerautomatgetriebes 3, und eine Antriebsmaschine 4, welche
wenigstens mittelbar mit der Getriebebaueinheit 2, insbesondere dem
Wandlerautomatgetriebe 3 gekoppelt ist. Der Getriebebaueinheit 2,
insbesondere dem Wandlerautomatgetriebe 3 ist eine Steuervorrichtung 5
zugeordnet, welche wenigstens eine Steuereinrichtung 6 umfaßt. Die
Getriebebaueinheit 2, insbesondere das Wandlerautomatgetriebe 3 weist
wenigstens einen Eingang 7 und einen Ausgang 8 auf. Der Eingang 7 ist
dabei wenigstens mittelbar mit der Antriebsmaschine 4 koppelbar. Der
Ausgang 8 ist beim Einsatz in Fahrzeugen wenigstens mittelbar mit den
anzutreibenden Rädern koppelbar. Gemäß einer ersten Ausführung des
Verfahrens zur Steuerung des Anfahrvorganges mit Vorgabe eines am
Ausgang 8 nicht zu überschreitenden abgegebbaren Ausgangsdrehmomentes
MAGRENZ durch Begrenzung des am Eingang der Getriebebaueinheit
anliegenden Eingangsdrehmomentes ME am Eingang 7 der
Getriebebaueinheit 2 beziehungsweise des Wandlerautomatgetriebes 3 wird
das Eingangsdrehmoment ME berechnet. Das zulässige Eingangsdrehmoment
ME ergibt sich dabei aus der folgenden Beziehung:
MEzul = MAGRENZ/(µ.i) (1)
mit
MA - Ausgangsdrehmoment
ME - Eingangsdrehmoment
µ - Wandlung
i - gangabhängige Übersetzung im Getriebe
MAGRENz - nicht zu überschreitender Vorgabewert für Ausgangsdrehmoment
mit
MA - Ausgangsdrehmoment
ME - Eingangsdrehmoment
µ - Wandlung
i - gangabhängige Übersetzung im Getriebe
MAGRENz - nicht zu überschreitender Vorgabewert für Ausgangsdrehmoment
Den µ-Werten werden dabei ν-Werte zugeordnet, welche von der
Steuereinrichtung 6 vorzugsweise fortlaufend berechnet werden. Dabei ergibt
sich ν aus der Beziehung:
ν = nT/nP (2)
mit
ν - Drehzahlverhältnis
nT - Turbinendrehzahl
nP - Pumpendrehzahl des hydrodynamischen Drehzahl- /Drehmomentwandlers des Wandlerautomatgetriebes 3
mit
ν - Drehzahlverhältnis
nT - Turbinendrehzahl
nP - Pumpendrehzahl des hydrodynamischen Drehzahl- /Drehmomentwandlers des Wandlerautomatgetriebes 3
Der Antriebsmaschine 4 ist ebenfalls eine Steuervorrichtung 10 zugeordnet,
welche eine Steuereinrichtung 11 umfaßt. Die Steuereinrichtung 10 kann dabei
beispielsweise von einer am Fahrzeug ohnehin vorhandenen Fahrsteuerung
gebildet werden, denkbar ist jedoch auch die separate Zuordnung der
Steuervorrichtung zur Antriebsmaschine 4. Die Steuereinrichtung 11 der
Antriebsmaschine 4 ist dabei mit einem Leistungsstellglied 12 der
Antriebsmaschine 4 gekoppelt. Über das Leistungsstellglied 12 kann dabei
das von der Antriebsmaschine 4 abgebbare Moment wenigstens mittelbar
beeinflußt werden. Die Ansteuerung erfolgt bei Vorgabe eines, den
Fahrerwunsch nach erhöhter Geschwindigkeit oder Beschleunigung
wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe beschreibenden Signales.
Dazu ist die Steuereinrichtung 11 zur Aufnahme einer den Fahrerwunsch
wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe mit einer Einrichtung 13 zur
Erfassung beziehungsweise Generierung eines Signales aus einer, den
Fahrerwunsch wenigstens mittelbar beschreibenden Größe gekoppelt.
Vorzugsweise erfolgt die Kopplung direkt mit einem Betätigungselement 14,
welches als Fahrpedal ausgebildet ist und über welches der Fahrerwunsch
nach erhöhter Geschwindigkeit oder Beschleunigung vorgebbar ist. Der
Steuereinrichtung 11 der Antriebsmaschine 4 wird dabei diese
Eingangsgröße, welche einen Sollwert für einen vom Fachmann gewünschte
Beschleunigung und/oder Erhöhung der Geschwindigkeit bildet verarbeitet,
wozu diese Steuereinrichtung eine Auswerteinrichtung 15 aufweist. Diese
bildet den Sollwert für die Ansteuerung des Leistungsstellgliedes 12 der
Antriebsmaschine 4 zur Änderung des abgebbaren Momentes MMA und/oder
der Leistung. In Abhängigkeit dieses Momentes MMA welches dem
abgebbaren Moment an der Antriebsmaschine 4 entspricht, weist das an der
Getriebebaueinheit 2, insbesondere dem Wandlerautomatgetriebe 3 am
Eingang 7 anliegende Eingangsmoment ME eine bestimmte Größe auf. Dieses
bewirkt in Abhängigkeit der eingelegten Gangübersetzung, während des
Anfahrvorganges in der Regel dem ersten Gang, aufgrund der Drehzahl-
/Drehmomentwandlung ein bestimmtes Ausgangsdrehmoment MA ist am
Ausgang 8 der Getriebebaueinheit 2, insbesondere dem
Wandlerautomatgetriebe 3. Wird die Größe des abgebbaren Drehmomentes
MA am Ausgang 8 begrenzt, das heißt, darf dieses einen zulässigen Wert
MAGRENZ nicht übersteigen, berechnet sich dabei das sich daraus ergebene
zulässige Eingangsdrehmoment MEzulässig an der Getriebebaueinheit aus der
oben genannten Beziehung MEzul = MAGRENZ/(µ.i). Die sich während des
Anfahrvorganges zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad des
hydrodynamischen Wandlers ergebenden Drehzahlverhältnisse werden dabei
fortlaufend berechnet. Die Steuereinrichtung 6 der Getriebebaueinheit 2,
insbesondere des Wandlerautomatgetriebes 3 weist dazu wenigstens einen
Eingang 16 auf, hier 16.1 und 16.2, welcher wenigstens mittelbar mit den
Einrichtungen zur Erfassung der Drehzahlen von Pumpenrad und
Turbinenrad, welche beispielsweise mit 17 und 18 bezeichnet sind, gekoppelt
ist. Die Kopplung kann dabei parallel erfolgen, das heißt die Steuereinrichtung
6 weist eine Mehrzahl von Eingängen 16.1 und 16.2 auf, die jeweils mit einer
Einrichtung, beispielsweise der Einrichtung 17 zur Erfassung der Drehzahl des
Pumpenrades oder der Einrichtung 18 zur Erfassung der Drehzahl des
Turbinenrades koppelbar sind. Denkbar ist jedoch auch, diese Größen seriell
über einen einzigen Eingang der Steuereinrichtung 6 zuzuführen. Diese
Größen können dabei einem Can-Bus oder einer anderen Steuereinrichtung
entnommen werden.
Aus den Drehzahlen des Pumpenrades und des Turbinenrades werden
entsprechend der Beziehung ν = nT/nP in einer Berechnungseinheit 19 die ν-
Werte fortlaufend berechnet. Der in der Berechnungseinheit 19 gebildete Wert
für das Drehzahlverhältnis ν wird in einer Zuordnungseinrichtung 20
entsprechenden µ-Werten, welche in unterschiedlicher Art und Weise in der
Steuereinrichtung 6 hinterlegt sein können, zugeordnet. Vorzugsweise erfolgt
eine direkte Zuordnung über eine Tabelle oder eine entsprechende
Berechnungsformel. Aus den µ-Werten und einer Größe, welche wenigstens
mittelbar die aktuelle in der Getriebebaueinheit 2, insbesondere dem
Wandlerautomatgetriebe 3 vorliegende Übersetzung des Getriebes beschreibt,
kann dann auf die Höhe des Eingangsmomentes MEzul, geschlossen werden.
Als diese Größe wird vorzugsweise direkt die Übersetzung gewählt, welche
beispielsweise anhand eines Eingangssignales an der Steuereinrichtung 6 für
einen bestimmten eingelegten Gang ermittelt werden kann und in
Abhängigkeit von der Getriebebaueinheit entsprechend der Zuordnung
zwischen eingelegter Gangstufe und der dort vorliegenden Übersetzung
gebildet werden. Als derartige Größe können beispielsweise die Betätigung
der für einen entsprechenden Gang erforderlichen Betätigungselemente
angesehen werden. Die Vorgabe der gangabhängigen Übersetzung kann
somit auf unterschiedliche Art und Weise berücksichtigt werden. Denkbar ist
die Verwendung lediglich eines Signales oder aber einer Mehrzahl von
Signalen. Zur Ermittlung des theoretisch zulässigen Eingangsmomentes
MEzulässig wird des weiteren noch das maximale Ausgangsdrehmoment MAgrenz
benötigt, d. h. der Wert, der auf keinen Fall überschritten werden soll. Bei
diesem kann es sich entweder um eine vordefinierbare Größe handeln oder
aber um eine fest abgespeicherte, welche für die bestimmte
Getriebebaueinheit fest vorgegeben ist. Diese Größe wird ebenfalls in der
Steuereinrichtung verarbeitet, wobei sich das zulässige Eingangsdrehmoment
MEzulässig aus dem maximal möglichen Ausgangsdrehmoment MAGRENZ und dem
Produkt aus der Wandlung µ und der gangabhängigen Übersetzung i ergibt.
Die Bestimmung erfolgt dabei in einer weiteren Berechnungseinheit 21, wobei
die einzelnen Berechnungseinheiten 20 und 19 und die
Zuordnungseinrichtung 20 zu einer Baueinheit zusammengefaßt werden
können beziehungsweise von einem Element, beispielsweise einer
Mikroprozessoreneinheit realisiert werden können.
Das maximal zulässige Eingangsdrehmoment MEzulässig wird dann der
Steuervorrichtung 10, insbesondere der Steuereinrichtung 11 der
Antriebsmaschine zugeführt, beispielsweise über eine Kopplung 22, wobei
dieser Wert als Grenzwert für das von der Antriebsmaschine 4 abgebbare
Moment MMAgrenz angesehen wird. Die Ansteuerung der Antriebsmaschine 4
erfolgt nunmehr derart, daß das sich aus dem Fahrerwunsch ergebende
abgebbare Sollmoment MMAsoll mit dem berechneten zulässigen
Eingangsmoment ME der Getriebebaueinheit 2 unter Berücksichtigung einet
eventuell erfolgenden zwischengeschalteten Drehzahl-
/Drehmomentenwandlung verglichen wird und bei Unterschreitung keine
Änderungen der Ansteuerung der Antriebsmaschine 4 erfolgt, während bei
Überschreitung eine Anpassung an den zu erzeugenden zulässigen Wert des
Eingangsmomentes MEzul, am Getriebeeingang 7 erfolgt. Zu diesem Zweck
weist die Steuereinrichtung 11 eine Vergleichseinrichtung 23 auf, welche einen
Vergleich des theoretisch errechneten maximal zulässigen
Eingangsmomentes an der Getriebebaueinheit MEzul, mit dem sich in
Abhängigkeit vom Fahrerwunsch am Eingang 7 der Getriebebaueinheit
einstellbaren Eingangsdrehmomentes ME. Dabei ist zu berücksichtigen, daß
diese Beziehung nur für eine direkte Kopplung zwischen dem Ausgang der
Antriebsmaschine 4 und dem Eingang 7 der Getriebeeingangswelle gilt, das
heißt, wenn keine dazwischen geschaltete Drehzahl-/Drehmomentwandlung
erfolgt. Ansonsten ist eine zwischengeschaltete Komponente hinsichtlich der
Kraftübertragung mit zu berücksichtigen.
In Abhängigkeit des Ergebnisses der Vergleichseinrichtung 23 wird entweder
eine Stellgröße zur Änderung der Ansteuerung des Leistungsstellgliedes 12
der Antriebsmaschine 4 gebildet oder aber nichts unternommen.
Ist die, den Fahrerwunsch wenigstens mittelbar beschreibende Größe und
damit das dieser entsprechenden sich einstellenden Momentes PMW, am
Abtrieb der Antriebsmaschine 4 beziehungsweise am Eingang 7 der
Getriebebaueinheit größer als das zulässige Eingangsmoment MEzulässig wird
lediglich das zum Unterschreiten des maximalen Ausgangsdrehmomentes
MAGRENZ erforderliche zulässige Eingangsmoment ausgegeben. Dies bewirkt
entsprechend der gewählten Gangübersetzung einen entsprechenden
Momenten- und damit auch Zugkraftverlauf. Dadurch ergibt sich der in der
Fig. 3 wiedergegebene Verlauf der Drehmomentaufnahme. Diese Ausführung
bietet dabei den Vorteil, daß die Zugkraft einen im wesentlichen waagerechten
Zugkraftverlauf während des Anfahrvorganges gemäß Fig. 4 aufweist. Dabei
ist die Zugkraft F über die Fahrgeschwindigkeit abgetragen.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß der ν-Wert, das heißt das
Drehzahlverhältnis zwischen der Drehzahl des Pumpenrades und des
Turbinenrades messbar ist und intern in der Getriebesteuerung ermittelt
werden kann, das heißt unabhängig von anderen Steuereinrichtungen vom
Getriebe aus.
Eine weitere Möglichkeit der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist in der Fig. 2 wiedergegeben. Für gleiche Elemente werden die gleichen
Bezugszeichen verwendet. Bei dieser wird davon ausgegangen, daß eine,
dem Wunsch des Fahrers nach Beschleunigung oder Erhöhung der
Geschwindigkeit wenigstens mittelbar charakterisierende Größe, welche
beispielsweise aus der Stellung des Fahrpedals ermittelt werden kann, einen
Sollwert für die Größe des Eingangsmomentes MEsoll an der
Getriebeeingangswelle der Getriebebaueinheit bildet. Diese Sollgröße ist
dabei entweder von der Steuereinrichtung 11 der Antriebsmaschine 4 über
einen sogenannten Can-Bus verfügbar, wenn die Betätigungseinrichtung 14
zur Vorgabe eines Fahrerwunsches direkt mit der Steuervorrichtung 10,
insbesondere der Steuereinrichtung 11 der Antriebsmaschine 4 hier nicht
dargestellt verbunden ist oder aber an der Steuervorrichtung 5 der
Getriebebaueinheit 2, wie in der Figur dargestellt. Aus der, den Fahrerwunsch
wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe wird dabei fortlaufend von der
Steuereinrichtung 6 der Getriebebaueinheit 2 eine entsprechende Sollgröße
für ein von der Antriebsmaschine abgebbares Moment MMA, derart gebildet,
daß der berechnete Grenzwert für das von der Getriebebaueinheit abgebbare
Moment, d. h. das Ausgangsdrehmoment MA oder das an der
Getriebebaueinheit am Eingang zuführbare Eingangsdrehmoment MEzulässig
nicht überschritten wird. Dieser Sollwert wird von der Steuereinrichtung 6 als
Sollgröße der Steuervorrichtung der Antriebsmaschine 4 zugeführt, wobei dies
über eine entsprechende Can-Schnittstelle erfolgen kann. Dabei wird
unabhängig von der Stellung der Betätigungseinrichtung zur Vorgabe eines
Fahrerwunsches über die Steuereinrichtung 6 der Getriebebaueinheit ein
Sollwert für das von der Antriebsmaschine zu erzeugende abgebbare Moment
MMA gebildet und in Verbindung mit der Wahl der Getriebeübersetzung der
Arbeitspunkt im Can-Feld der Antriebsmaschine festgelegt.
Die für die Steuerung erforderlichen Drehzahlen nT und nP können unmittelbar
oder mittelbar erfaßt werden. Dabei kann die Erfassung entweder durch
entsprechende Einrichtungen, beispielsweise in Form von Sensoren direkt an
den entsprechenden Meßstellen oder durch Erfassung der Drehzahlen an
anderen, in einem bekannten Übersetzungsverhältnis stehenden Meßstellen
oder durch die Auswertung der über eine Schnittstelle, zum Beispiel Can-Bus
übertragenden Drehzahl erfolgen.
Die Fig. 3 verdeutlicht das Prinzip der Drehmomentrücknahme in einem MA
ME-Regelungsdiagramm. Die dort eingezeichnete Kennlinie I verdeutlicht
dabei das theoretisch am Ausgang 8 der Getriebebaueinheit 2, insbesondere
der Wandlerautomatgetriebeeinheit 3 abgebbare Moment MAtheoretisch, während
die Kennlinie 11 die sich einstellende Kennlinie für das maximal abgebbare
Drehmoment MAmax Ausgang der 8 der Getriebebaueinheit wiedergibt. Das
sich daraus ergebende Moment am Eingang 7 der Getriebebaueinheit ist
durch die Kennlinie III charakterisiert.
Die Fig. 4 verdeutlicht einander gegenübergestellt den Zugkraftverlauf
während des Anfahrvorganges mit einer erfindungsgemäßen Lösung der
Steuerung des Anfahrvorganges in einem Antriebsstrang mit einer
Getriebebaueinheit und einer konventionellen Steuerung des
Anfahrvorganges. Die erfindungsgemäße Lösung ist dabei mit A bezeichnet,
während die konventionelle Lösung mit B gekennzeichnet ist.
1
Antriebsstrang
2
Getriebebaueinheit
3
Wandlerautomatgetriebe
4
Antriebsmaschine
5
Steuervorrichtung
6
Steuereinrichtung
7
Eingang
8
Ausgang
9
Wandler
10
Steuervorrichtung der Antriebsmaschine
11
Steuereinrichtung der Antriebsmaschine
12
Leistungsstellglied
13
Einrichtung zur Erfassung einer den Fahrerwunsch wenigstens
mittelbar charakterisierenden Größe
14
Betätigungseinrichtung
15
Auswerteinrichtung der Steuereinrichtung der Antriebsmaschine
16
Eingang der Steuereinrichtung der Getriebebaueinheit
17
Einrichtung zur Erfassung der Drehzahl des Pumpenrades
18
Einrichtung zur Erfassung der Drehzahl des Turbinenrades
19
Berechnungseinheit
20
Zuordnugseinrichtung
21
Berechnungseinheit
22
Kopplung
23
Vergleichseinrichtung
MA
MA
Ausgangsdrehmoment
ME
ME
Eingangsdrehmoment
MMAsoll
MMAsoll
Abgebbares Sollmoment der Antriebsmaschine
MEzulässig
MEzulässig
Zulässiges Eingangsdrehmoment
MMA
MMA
Abgebbares Moment an der Antriebsmaschine
MAist
MAist
Istwert des Ausgangsdrehmomentes
MEsoll-W
MEsoll-W
sich ergebender Sollwert für Eingangsdrehmoment aufgrund
Fahrerwunsch
Claims (6)
1. Verfahren zur Steuerung des Anfahrvorganges in einem Antriebssystem
für Fahrzeuge, umfassend eine Antriebsmaschine und eine mit dieser
koppelbaren und wenigstens zwei Gangstufen umfassenden
Getriebebaueinheit, welche wenigstens einen hydrodynamischen
Getriebeteil umfasst;
gekennzeichnet durch das folgende Merkmal:
- 1. 1.1 bei welchem unter Berücksichtigung der Übersetzung der aktuellen Gangstufe das an der Eingangswelle der Getriebebaueinheit anliegende Eingangsdrehmoment derart gesteuert wird, daß ein bestimmter vordefinierbarer Grenzwert für das am Ausgang der Getriebebaueinheit anliegende Ausgangsmoment nicht überschritten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden
Merkmale:
- 1. 2.1 bei welchem das zulässige Eingangsdrehmoment am Eingang der Getriebebaueinheit aus dem Quotienten des vorgehbaren maximalen Ausgangsdrehmomentes und dem Produkt der Wandlung und der Übersetzung der aktuellen Gangstufe gebildet wird, wobei der Wert für die Wandlung wenigstens mittelbar durch die Drehzahlen des Pumpen- und Turbinenrades charakterisiert sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorgabe
eines, den Fahrerwunsch nach Beschleunigung, Verzögerung oder
einer bestimmten definierten Geschwindigkeit wenigstens mittelbar
charakterisierenden Größe aus diesem einen Sollwert für ein an der
Antriebsmaschine abgebbares Moment gebildet wird, wobei dieser
Sollwert proportional zum an der Getriebeingangswelle anliegenden
Eingangsmoment ist oder unter Berücksichtigung der an den
Nebenverbrauchern erforderlichen Leistung gebildet wird und bei
welchem aus dem berechneten zulässigen Eingangsdrehmoment ein
Sollwert für das aktuelle an der Antriebsmaschine abzugebene Moment
gebildet wird, wobei in einer der Antriebsmaschine zugeordneten
Steuerung die beiden Sollwertvorgaben verglichen werden und bei
Überschreitung des von der Getriebesteuerung gebildeten Sollwertes
durch das vom Fahrer vorgegebene Moment der von der
Getriebesteuerung vorgegebene Sollwert als maximales abzugebendes
Moment gesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß ein, dem Fahrerwunsch nach Beschleunigung,
Verzögerung oder Änderung der Geschwindigkeit wenigstens mittelbar
charakterisierende Größe an einer der Getriebebaueinheit zugeordneten
Steuervorrichtung einen Sollwert für das von der Antriebsmaschine
abzugebende Moment bildet, wobei dieser Sollwert in der
Getriebesteuervorrichtung mit dem berechneten maximal zulässigen
Eingangsmoment verglichen wird, wobei die Sollwertvorgabe in
Abhängigkeit des Vergleiches an die Motorsteuerung erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß neben dem zulässigen Eingangsmoment eine weitere zweite Größe
in der Steuerung berücksichtigt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß für eine bestimmte Zeitdauer eine Überschreitung des maxial
zulässigen Ausgangsdrehmomentes vorgesehen ist.
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